応用記述 - AVR.jp

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応用記述
AVR1638 : XMEGA RTC較正
Atmel 8ﾋﾞｯﾄﾏｲｸﾛｺﾝﾄﾛｰﾗ
要点
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正確な外部ｸﾛｯｸ元の助けでのRTC較正を実行するｿﾌﾄｳｪｱ例ﾌﾟﾛｼﾞｪｸﾄ
ｿﾌﾄｳｪｱはAtmel® Studio ASF例ﾌﾟﾛｼﾞｪｸﾄとして実装
Atmel XMEGA® Eﾃﾞﾊﾞｲｽを支援
説明
XMEGA Eﾃﾞﾊﾞｲｽは較正(CALIB)ﾚｼﾞｽﾀからppm誤差値を獲得することによってRTCｸﾛｯｸでの
補正を支援します。CALIBﾚｼﾞｽﾀは外部校正または温度補正後に使用者ｿﾌﾄｳｪｱによって書
かれなければなりません。
この応用記述は正確な外部ｸﾛｯｸ元の助けでのRTC校正を実行するｿﾌﾄｳｪｱ例ﾌﾟﾛｼﾞｪｸﾄを提
供します。ｿﾌﾄｳｪｱは現在の環境条件に関し、接続されたRTCｸﾛｯｸ元に対するRTC較正値を
計算します。この値はﾃﾞﾊﾞｲｽのEEPROM位置へ格納されます。
後で、RTC周辺機能を使用し、自動RTCｸﾛｯｸ補正の実行を意図する使用者応用ｺｰﾄﾞは格納
されたEEPROM位置からこの較正値を読んでCALIBﾚｼﾞｽﾀに設定しなければなりません。
本書は一般の方々の便宜のため有志により作成されたもので、Atmel社とは無関係であることを御承知ください。しおりの[はじめ
に]での内容にご注意ください。
Rev. 42042A-11/2012, 42042AJ1-03/2014
目次
1. RTCｸﾛｯｸ補正・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 3
2. RTC較正・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 3
2.1.
2.2.
較正ｿﾌﾄｳｪｱの概要・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 3
較正はどう動く - 較正算法・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 3
2.2.1.
2.2.2.
2.3.
2.4.
ｿﾌﾄｳｪｱで使用される資源と形態設定・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 3
算法・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 4
ｿﾌﾄｳｪｱでのRTC較正形態設定・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 5
即時開始の手引き・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 5
3. 改訂履歴・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 5
AVR1638 : XMEGA RTC較正 [応用記述]
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1. RTCｸﾛｯｸ補正
Atmel XMEGA EﾃﾞﾊﾞｲｽはRTCが較正(CALIB)ﾚｼﾞｽﾀからppm誤差値を獲得することによってRTCｸﾘｽﾀﾙｸﾛｯｸでの内部補正を行うこ
とができる機能を支援します。CALIBﾚｼﾞｽﾀは外部校正または温度補正後に使用者ｿﾌﾄｳｪｱによって書かれなければなりません。補
正は概ね100万RTCｸﾛｯｸ周期の間隔で行われます。補正操作は単一周期操作、誤差の性質に応じて1周期を追加または削除する
ことによって実行されます。これらの単一周期操作は100万周期補正間隔全体を通して誤差数回(CALIBﾚｼﾞｽﾀのERROR6～0)を繰り
返して撒き散らして実行されます。ｸﾛｯｸの最終的な補正は計数器下位(CNTL)と計数器上位(CNTH)のﾚｼﾞｽﾀを通して利用可能な
RTC計数値で反映されます。
この機能はRTC応用に対して相対的に安価で非常に高い精度でないRTCｸﾘｽﾀﾙ/ｸﾛｯｸを選ぶことを使用者に許します。このような
RTCでより高いﾀｲﾐﾝﾝｸﾞ精度を達成するために、使用者応用のﾀﾞｳﾝﾛｰﾄﾞ(書き込み)に先立って、このようなｸﾘｽﾀﾙｸﾛｯｸからの誤差
は較正値を見つけ出す独立したｿﾌﾄｳｪｱによって較正されなければなりません。後でRTCを使用する使用者応用で、この較正値を
RTC初期化ﾙｰﾁﾝの一部としてCALIBﾚｼﾞｽﾀに設定することが必要です。
要するに、XMEGA EﾃﾞﾊﾞｲｽはRTCｸﾛｯｸの較正ではなく補正だけを支援します。故に較正値を見つけ出すのは使用者の責任です。
2. RTC較正
第1.章で説明されるように、較正値を見つけ出すのは使用者の責任です。この応用記述は使用準備が整ったｿｰｽｺｰﾄﾞと共にこの課
題に合うようきっちりと手助けします。
このｿﾌﾄｳｪｱはAtmel Studio ASFの例ﾌﾟﾛｼﾞｪｸﾄとして実装されています。このASFﾌﾟﾛｼﾞｪｸﾄは"RTC Calibration Demo application"で
す。
2.1. 較正ｿﾌﾄｳｪｱの概要
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較正構成設定はｼｽﾃﾑｸﾛｯｸ元としてPC4に接続された非常に正確な外部ｸﾛｯｸを使用します(よりもっと正確なｸﾛｯｸはRTC較正値
計算でのより少ない誤差を意味します)。2MHzの最小ｸﾛｯｸで、RTCは±0.5ppmの精度に較正することができます。
RTCはTOSC1からの外部ｸﾛｯｸまたはTOSCでのｸﾘｽﾀﾙ用発振器のどちらかを使用することができます。
最低100万ｼｽﾃﾑｸﾛｯｸ(ｼｽﾃﾑｸﾛｯｸでの誤差なしとの仮定)でRTCｸﾛｯｸ数を比較することにより、RTC較正値が計算されます。
RTC-較正(CALIB)ﾚｼﾞｽﾀの設定に直接使用することができる較正値は形態設定可能なEEPROMｱﾄﾞﾚｽに格納されます。
較正状態も別の形態設定可能なEEPROMｱﾄﾞﾚｽに設定されます。
XMEGA Eは最大127ppmの補正を支援します。
RTCｸﾛｯｸ誤差が127ppmよりも大きければ、補正が不可能で、較正状態は失敗です。失敗は状態値$02で示されます。
RTCｸﾛｯｸ誤差が127ppmと等しいかまたはそれ未満なら、補正が可能で、較正状態は成功です。成功は状態値$01で示されます。
2.2. 較正はどう動く - 較正算法
本項は較正値を探し出すのに使用されるﾃﾞﾊﾞｲｽ形態設定と算法を説明します。
2.2.1. ｿﾌﾄｳｪｱで使用される資源と形態設定
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ｼｽﾃﾑｸﾛｯｸとして使用されるPC4に接続される正確な外部ｸﾛｯｸ
TOSC1からの外部ｸﾛｯｸまたはTOSCでのｸﾘｽﾀﾙ用発振器のどちらかとしてのｸﾛｯｸ元でのRTC
● 周期の持続時間が最低ｼｽﾃﾑｸﾛｯｸの100万周期と等しくなるような値をRTC定期(PER)ﾚｼﾞｽﾀに設定してください。例として、
2MHzのｼｽﾃﾑｸﾛｯｸ、32.768kHzのRTCｸﾛｯｸ、$8000でのRTC PERﾚｼﾞｽﾀはRTC溢れで200万ｼｽﾃﾑｸﾛｯｸ周期を生成します。
この形態設定は±0.5ppmの較正精度を導きます。
ﾀｲﾏ/ｶｳﾝﾀ4と5は共に両方を直列にすることによって32ﾋﾞｯﾄ捕獲入力動作形態として動きます。
以下の形態設定で使用されるﾀｲﾏ/ｶｳﾝﾀ4
● ﾊﾟﾙｽ幅と周波数の捕獲動作形態で、事象ﾁｬﾈﾙ-1としての事象選択
● ｸﾛｯｸ元はｼｽﾃﾑｸﾛｯｸ
● 捕獲ﾁｬﾈﾙAが許可
以下の形態設定で使用されるﾀｲﾏ/ｶｳﾝﾀ5
● ﾊﾟﾙｽ幅と周波数の捕獲動作形態で、事象ﾁｬﾈﾙ-1としての事象選択
● ｸﾛｯｸ元は事象ﾁｬﾈﾙ-2
● 32ﾋﾞｯﾄ捕獲入力動作形態での動作のために事象遅延が許可
● 捕獲ﾁｬﾈﾙAが許可
ﾎﾟｰﾄCﾋﾟﾝ7(PC7)形態設定
● PC7方向は出力
● PC7を上昇端での入力感知に形態設定
● PC7での事象ﾁｬﾈﾙ-0出力に形態設定
事象ｼｽﾃﾑ形態設定
● 事象ﾁｬﾈﾙ-0はRTC溢れに形態設定
AVR1638 : XMEGA RTC較正 [応用記述]
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事象ﾁｬﾈﾙ-1はﾎﾟｰﾄCﾋﾟﾝ7(PC7)変化に形態設定
事象ﾁｬﾈﾙ-2はﾀｲﾏ/ｶｳﾝﾀ4溢れに形態設定
2.2.2. 算法
先で与えられたように形態設定を行った後、RTCとﾀｲﾏ/ｶｳﾝﾀ4/5の両方を開始してください。
● 正しい捕獲値を保証するため、32ﾋﾞｯﾄ捕獲値を得る前にRTC開始とﾀｲﾏ/ｶｳﾝﾀ4/5の開始間を同期化してください。これについて
はﾀｲﾏ/ｶｳﾝﾀ4の捕獲ﾌﾗｸﾞが設定(1)されるのを待ってそれを解除(0)してください。
● ﾀｲﾏ/ｶｳﾝﾀ4の新しい捕獲ﾌﾗｸﾞを待ってﾀｲﾏ/ｶｳﾝﾀ4と5の捕獲値を読み出してください。
● この32ﾋﾞｯﾄ捕獲値を予測される値と比較してください。どの偏差もRTCｸﾛｯｸでの誤差を示します。
● この誤差をppmに変換してください。それは100万当たりの誤差です。
● 捕獲値が予測値よりも大きい場合、それはRTCｸﾛｯｸがより遅いことを意味します。故に補正するためにより速いRTCｸﾛｯｸにするこ
とが必要です。即ち、CALBの符号ﾋﾞｯﾄは1です。
● 捕獲値が予測値よりも小さい場合、それはRTCｸﾛｯｸがより速いことを意味します。故に補正するためにより遅いRTCｸﾛｯｸにするこ
とが必要です。即ち、CALBの符号ﾋﾞｯﾄは0です。
● 必要とされる補正が周期飛ばしによるｸﾛｯｸ速度向上の時(即ち、CALIBの符号ﾋﾞｯﾄが1の場合)にRTC前置分周器をDIV2(RTCｸ
ﾛｯｸ/2)の最小設定で動かすことが必要とされます。
RTC較正算法の流れ図は図2-1.で示されます。
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図2-1. RTC較正算法の流れ図
開始
初期化と形態設定
・ PC4に接続されるｼｽﾃﾑｸﾛｯｸ形態設定
・ RTCｸﾛｯｸ元形態設定
形態設定とﾀｲﾏ/ｶｳﾝﾀ4開始
・ｸﾛｯｸ元としてｼｽﾃﾑｸﾛｯｸ
・捕獲ﾁｬﾈﾙA許可
・事象選択として事象ﾁｬﾈﾙ-1
・捕獲活動としてﾊﾟﾙｽ幅(PW)
形態設定とﾀｲﾏ/ｶｳﾝﾀ5開始
・ｸﾛｯｸ元として事象ﾁｬﾈﾙ-2
・捕獲ﾁｬﾈﾙA許可
・事象選択として事象ﾁｬﾈﾙ-1
・捕獲活動としてﾊﾟﾙｽ幅と周波数(PWF)
・ﾀｲﾏ/ｶｳﾝﾀ4と5で32ﾋﾞｯﾄ捕動作
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PC7形態設定
方向は出力
上昇端に対して入力感知
PC7で事象ﾁｬﾈﾙ-0出力
事象ｼｽﾃﾑ形態設定
RTC溢れに対して事象ﾁｬﾈﾙ-0
PC7変化に対して事象ﾁｬﾈﾙ-1
ﾀｲﾏ/ｶｳﾝﾀ4溢れに対して事象ﾁｬﾈﾙ-2
RTC形態設定
定期(PER)ﾚｼﾞｽﾀ設定 (周期はｼｽﾃﾑｸ
ﾛｯｸの最低100万計数です。)
RTC開始
RTC,ﾀｲﾏ/ｶｳﾝﾀ4と5開始同期
・ﾀｲﾏ/ｶｳﾝﾀ4と5の捕獲値読み込み
・ 32ﾋﾞｯﾄ捕獲値表現のためにそれらを結合
・ RTC禁止
予測捕獲値と読み取り捕獲値間の偏差を得る
(変動がRTCｸﾛｯｸ誤差)
NO
捕獲値>予測捕獲値
CALIBの符号ﾋﾞｯﾄが0
YES
CALIBの符号ﾋﾞｯﾄが1
RTCｸﾛｯｸ誤差をppmでの誤差に変換
NO
ppmでの誤差≦127
（最大較正値)
YES
較正状態は失敗
較正状態は成功
CALIBﾚｼﾞｽﾀに
設定されるべき値=0
CALIBﾚｼﾞｽﾀに
設定されるべき値=
符号ﾋﾞｯﾄとppmでの
誤差の組み合わせ
CALIB値と較正状態をEEPROMに格納
終了
NO
CCAで
ﾀｲﾏ/ｶｳﾝﾀ4捕獲割り込み
ﾌﾗｸﾞ設定 ?
YES
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2.3. ｿﾌﾄｳｪｱでのRTC較正形態設定
RTC較正実演ASFﾌﾟﾛｼﾞｪｸﾄからsrc\configﾌｫﾙﾀﾞ下の'conf_rtc_calibration.h'ﾍｯﾀﾞﾌｧｲﾙを参照してください。
● 'conf_rtc_calibration.h'から使用者の必要条件/構成設定によって下の形態設定を作成してください。
● RTCCALIB_SYSTEM_CLOCK_IN_MHZ - MHzでのｼｽﾃﾑｸﾛｯｸ値
● RTCCALIB_EEPROM_ADDR_TO_STORE - 計算した較正値が格納されるべきEEPROMｱﾄﾞﾚｽ
● RTCCALIB_STAT_EEPROM_ADDR - 較正状態が格納されるべきEEPROMｱﾄﾞﾚｽ
● RTCCALIB_RTC_CLK_SRC - RTCｸﾛｯｸ元
RTC較正実演ASFﾌﾟﾛｼﾞｪｸﾄからsrc\configﾌｫﾙﾀﾞ下の'conf_clock.h'ﾍｯﾀﾞﾌｧｲﾙを参照してください。
● 'conf_clock.h'から使用者の必要条件/構成設定によって下の形態設定を作成してください。
● BOARD_XOSC_HZ - 外部ｼｽﾃﾑｸﾛｯｸ周波数値
2.4. 即時開始の手引き
ここではこの応用記述ｿﾌﾄｳｪｱを走行するのにAtmel ATxmega Eﾃﾞﾊﾞｲｽに基づく使用者基板を動かすと仮定されます。既定設定に
されたなら、どの形態設定値の変更も必要ありません。
1. PC4ﾎﾟｰﾄﾋﾟﾝに2MHzの値(既定ｼｽﾃﾑｸﾛｯｸ値)の外部ｸﾛｯｸを接続してください。
2. TOSC1ﾋﾟﾝに32.768kHzのRTCｸﾛｯｸを接続してください(既定RTCｸﾛｯｸ元)。これは較正されるべきｸﾛｯｸです。
3. Atmel Studio ASFﾌﾟﾛｼﾞｪｸﾄの'RTC calibration demo project'を開いて正しいXMEGA Eﾃﾞﾊﾞｲｽを選んでください。既定選択ﾃﾞﾊﾞｲ
ｽはATxmega32E5です。
4. Atmel Studioから正しいﾃﾞﾊﾞｯｸﾞを許可するため、Project⇒Properties⇒AVR/GNU C Compiler⇒Optimizationで"use rjmp/rcall
(limited range) on >8K devices"を選択してください。
5. 構築して.hexﾌｧｲﾙを使用者基板にﾀﾞｳﾝﾛｰﾄﾞして(書き込んで)ください。
6. 使用者基板でこの.hexﾌｧｲﾙ走行後、較正値がEEPROMｱﾄﾞﾚｽの0(0は既定ｱﾄﾞﾚｽ形態設定)に格納され、較正状態がEEPROMｱ
ﾄﾞﾚｽの1(1は既定ｱﾄﾞﾚｽ形態設定)に格納されます。
7. ここで較正ﾙｰﾁﾝが終了し、今や使用者応用をﾀﾞｳﾝﾛｰﾄﾞする(書き込む)ことができます。
8. 使用者応用ｺｰﾄﾞをﾀﾞｳﾝﾛｰﾄﾞする(書き込む)前にEEPROM内容が保護されることを確実にしてください。
9. 使用者応用ｺｰﾄﾞは最初に格納されたEEPROM位置から較正状態を読むべきです。
10. 較正状態が成功(状態が$01)なら、RTC補正を許可するために、格納されたEEPROM位置から較正値を読んで較正(CALIB)ﾚｼﾞ
ｽﾀに設定してください。
11. 較正状態が失敗(状態が$02)なら、それはRTCｸﾛｯｸ誤差が127ppmよりも大きく、故に補正が不可能なことを意味します。
3. 改訂履歴
資料改訂
42042A
日付
2012年11月
注釈
初版資料公開
AVR1638 : XMEGA RTC較正 [応用記述]
5
®
Enabling Unlimited Possibilities
®
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Atmel Asia Limited
Atmel Munich GmbH
Atmel Japan G.K.
1600 Technology Drive
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せん。Atmel製品は延命または生命維持を意図した応用での部品としての使用に対して意図、認定、または保証されません。
© HERO 2013.
本応用記述はAtmelのAVR1638応用記述(doc42042.pdf Rev.42042A-11/12)の翻訳日本語版です。日本語では不自然となる重複
する形容表現は省略されている場合があります。日本語では難解となる表現は大幅に意訳されている部分もあります。必要に応じて
一部加筆されています。頁割の変更により、原本より頁数が少なくなっています。
必要と思われる部分には( )内に英語表記や略称などを残す形で表記しています。
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